Physiologie rénale IFSI Blois 2024-25 PDF

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19/10/2024 Physiologie expérimentale :fonction Rénale UE 2.2 IFSI Blois Année 2024-25 [email protected] Les schémas et figures du cours sont tirés principalement des Durée: 3hheures ouvrages suivants : 24/10/ /2024 Procédure: CM - Anatomie et Physiologie humaines (E.N. MARIEB) – De Boeck Université Editeur Support pédagogique: - Anatomie et Physiologie humaines (E.N. MARIEB & K. - Présentation PP HOEHN) - Pearson Editeur - Manuel d’anatomie et de Physiologie Humaine Tortora Edition; De Boeck 2009 L'utilisation de ce document est strictement réservée à l'usage privé des étudiants inscrits à l’Institut Universitaire de Technologie de Tours et non destinée à une utilisation collective, gratuite ou payante. 1 Physiologie rénale (plan) Introduction I- Anatomie et structure du rein des mammifères 1) Structures des néphrons ou tubes urinifères 2) Vascularisation du rein 3) Structure histologique d’un néphron ; appareil juxta glomérulaire et macula densa II- fonction du glomérule : Filtration glomérulaire 1) Définition et lieu de filtration 2) Fraction de filtration glomérulaire et proportion des volumes réabsorbés, secrétés et excrétés 3) Déterminants ou Facteurs de filtration 4) Régulation du débit sanguin DSG rénal et du DFG a) Régulation Intrinsèque : autorégulation rénale b) Régulation Extrinsèque : nerveuse et hormonale 5) Mesure de la filtration glomérulaire: clairance Rénale III- physiologie tubulaire 1) Méthodes d’études et processus mis en jeu 2) Mécanismes de réabsorption tubulaire ( glucose/Na+ ; H2O :TCP) 3) Secrétions tubulaire 4) Equilibre acido-basique de l’organisme (Rôle de la cellule rénale) 5) Mécanisme de réabsorption de l’eau et des sels (Rôle de l’A.D.H = Antidiurétique Hormone = Vasopressine 6) Excrétion de substances azotées provenant du métabolisme cellulaire 2 1 2  19/10/2024 Introduction Physiologie rénale (système urinaire de la femme , face antérieure) Les reins sont 2 glandes bilatérales en forme d’haricot. Ils sont situés en arrière du péritoine, de part et d’autre de la colonne vertébrale Chaque rein est enfoui dans une masse graisseuse = capsule adipeuse = loge rénale. Un rein pèse en moyenne 150 g et mesure environ 12 cm. Ces 2 organes sont assez complexes , ils font partis du système excréteur ou urinaire (Filtration; réabsorption; sécrétion et excrétion) 3 les reins sont capables d’assurer 2 fonctions principales :  Fonction endocrine  Fonction exocrine  L’ érythropoïétine = l’EPO (facteur Filtration => formation de l’urine primitive jouant un rôle dans la maturation des globules rouges). Réabsorption d’une partie de cette urine primitive (H2O,  Vit D glucose, aa, …).  La rénine - angiotensine, ce système Sécrétion de certains intervient dans la régulation de la constituants = > élimination pression artérielle Elimination = Excrétion: urine  L’aldostérone (surrénale)… définitive contenant les molécules en surplus et des déchets du métabolisme (NH3, urée, acide urique…) Le rein joue un rôle important dans le maintien de la stabilité du milieu intérieur de notre organisme = l’Homéostasie (Régulation des volumes, composition et pH des fluides…)4 2 4  19/10/2024 I- Anatomie et structure du rein des mammifères Aspect macroscopique Une coupe longitudinale ou frontale du rein révèle 4 parties distinctes  La capsule  Le cortex : zone pâle et granuleuse (épaisseur e = 1 cm)  la médulla : de couleur rouge brun montrant des masses de tissus coniques appelées pyramides rénales ou pyramides de Malpighi.  le pelvis = bassinet Chaque pyramide rénale constitue avec le tissu cortical qui l’entoure (colonne rénale) : un lobe rénal. Les lobes rénaux sont au nombre de 8 à 18 /rein: 5 5 Anatomie interne du rein coupe frontale Le rein est très vascularisé Aspect macro et microscopique Les pyramides semblent parcourues de rayures = faisceaux et de tubules microscopiques (parallèles) La pointe de chaque pyramide = papille rénale, est tournée vers l’intérieur => le calice Le calice abouche sur le pelvis = bassinet qui s’ouvre sur l’uretère 6 3 6  19/10/2024 1) Structures des néphrons et tubes urinifères L’observation microscopique d’une pyramide rénale montre qu’elle est composée d’un tissu interstitiel dans lequel est situé: a) des néphrons (1 M° / rein) b) des vaisseaux artériels et veineux a) néphron = l’unité Morpho- fonctionnelle du rein Chaque néphron est formé de 2 parties : a1 - Le corpuscule de Malpighi a2 - Les tubules urinaire 7 Pyramide de Malpighy 7 a1 - Le corpuscule de Malpighi ou corpuscule rénal = petite vésicule sphérique de 200 µm de diamètre, elle comporte: glomérule de Malpighi ► La capsule de Bowman  Le glomérule de Malpighi ► La Capsule de Bowman= Capsule arrondie entourant le glomérule capillaire Elle présente 2 pôles :  Un pôle vasculaire  Un pôle urinaire 8 4 8  19/10/2024 La capsule de Bowman est formée Podocytes d’un épithélium pavimenteux comportant : - Un feuillet viscéral - Un feuillet pariétal - le feuillet viscéral = (feuillet interne) formé de podocytes = cellules épithéliales modifiées et ramifiées plaquées contre les capillaires du glomérule fente de filtration Coupe d’un capillaire glomérulaire Podocyte Pédicelles 1- Endothélium capillaire fenestré (pores) 2-Membrane basale 3-Membrane des fentes de filtrations 9 (diaphragme) 9 Le feuillet pariétal (externe) de la capsule de Bowman : englobe l’ensemble du glomérule et le feuillet viscérale, formant dans son prolongement la chambre glomérulaire Capsule de Le glomérule Bowman Artériole de Malpighi efférente capillaires la chambre glomérulaire ► Le Glomérule qui s’ouvre au niveau du pôle de Malpighi urinaire par le début du tube contourné proximal (TCP) Pôle urinaire Artériole afférente Espace de Bowman Pôle vasculaire = Chambre glomérulaire En effet l’artériole afférente pénètre dans le pôle vasculaire et se devise en 4 à 6 branches = capillaires et repart à nouveau en une seule branche = artériole efférente 10 Réseau capillaire = Anses capillaire 5 10  19/10/2024 capillaires et podocytes Capillaire Noyau glomérulaire Podocyte Pores Podocyte Cellule mésangiale Pédicelles Cellule endothéliale Fentes de filtration Membrane Basale Capillaire Podocyte glomérulaire Pédicelles Epithélium Pariétal formant 11 Espaces entre les pédicelles : le feuillet pariétal (externe) fentes de filtration 11 a2- Les Tubules urinaire Tube Contourné proximal (TCP) localisé entre la région corticale et médullaire (12 à 24 mm) (zone de réabsorption : 99 % des acides aminés, 10% du glucose) L’anse de Henlé formé de 2 branches : descendante + ascendante: siège de la réabsorption (H2O et Na+) => rôle dans la concentration des urines Tube contourné distal (TCD) 2 à 9 mm Tube collecteur = tube droit Plusieurs tubes collecteurs débouchent dans un tube collecteur commun = tube de Bellini. 12 6 12  19/10/2024 Récapitulatif Unité structurale et fonctionnelle du rein : le néphron Néphron = corpuscule rénal + tubule rénal  1 million / rein (70 kms long)  Corpuscule rénal = Capsule de Bowman + glomérule rénal (capillaires artériels)  Tubule rénal = Tubule contourné proximal (TCP) + anse de Henlé + tubule contourné distal (TCD) + Tube collecteur 13 13 2) Vascularisation du rein Chaque rein reçoit: 1 artère rénale qui se subdivise et va irriguer la médulla puis le cortex. Le rein est très vascularisé 14 7 14  19/10/2024 Vascularisation rénale : Résumé Artère Artère Artère AORTE rénale segmentaire interlobaire Glomérule Artériole Artère artère rénal afférente interlobulaire arquée (capillaires) Artériole capillaires péritubulaires veine efférente et vasa recta interlobulaire Veine cave Veine Veine Veine inférieure rénale interlobaire Arquée 15 15 Vascularisation et Circulation du liquide au sein du néphron 8 16  19/10/2024 Remarque : 2 types de néphrons => 2 types de réseaux néphron juxta-médullaire : néphron cortical : il descend profondément jusqu’à la médulla court et situé au niveau du cortex Son artériole efférente se divise => un réseau artério- Le sang repart par l’artériole efférente qui va se veineux autour de l’anse de Henlé = vasa- recta diviser en capillaires péritubulaires (rôle décisif dans la formation de l’urine concentrée). Chaque néphron comprend une partie appelée juxta- glomérulaire et macula densa où la portion initiale du TCD s’appuie contre : l’artériole afférente qui alimente le glomérule et parfois contre l’artériole efférente Appareil juxta-glomérulaire et 17 macula densa 17 Les cellules juxta-glomérulaires = Sont des cellules musculaires lisses dilatées de la paroi des artérioles. qui ce sont différenciées en cellules à pro -rénine. Ces cellules jouent le rôle de mécano ou barorécepteurs => Régulation de la PA la macula densa = Ces cellules sont sensibles à la variation Cellules de type chémo ou osmorécepteur => de [Na+]) donc à l’osmolarité du filtrat Elles détectent donc la [Cl Na] dans le TD; elles réagissent donc au contenu en soluté du filtrat et sécrètent une substance paracrine pour diminuer la filtration 18 9 18  19/10/2024 II - fonction du glomérule : Filtration Glomérulaire 1) Définition et lieu de filtration 2) Fraction de filtration glomérulaire et proportion des volumes réabsorbés, secrétés et excrétés 3) Les forces mises en jeu dans la filtration glomérulaire (Déterminants ou Facteurs de filtration) 4) Régulation de la filtration = Régulation du débit sanguin (DSG) rénal et du débit de filtration (DFG) a) Régulation Intrinsèque : autorégulation rénale b) Régulation Extrinsèque : nerveuse et hormonale 5) Mesure de la filtration glomérulaire: Notion de clairance 19 19 La filtration glomérulaire = processus passif et semi sélectif au cours duquel les liquides et les solutés de l’artère 1) Définition afférente sont poussés à travers une membrane par une pression hydrostatique très forte 55 à 60 mm de Hg Pédicelles Podocyte cellule des podocytes endothéliale Pédicelles des podocytes Cytoplasme Capillaire des cellules glomérulaire endothéliales Capillaire fenestré glomérulaire fenestré Cette filtration Lame glomérulaire: a lieu au basale niveau du capillaire glomérulaire fenestré Podocyte Cellule Cellule mésangiale mésangiale 20 10 20  19/10/2024 Les fentes de filtration sont plaquées contre les capillaires glomérulaire fenestrés Espace de Bowman = chambre glomérulaire Pédicelles Capillaire La mbne glomérulaire se comporte comme un simple filtre :  laissant passer l’eau et les substances dissoutes.  mais retient les grosses molécules et les cellules Sanguines hématies, GB…) 21 21 2) Fraction de filtration et débit de filtration glomérulaire 1,1 -1,2 L de sang traversent le glomérule / min ; soit 625-650 mL de plasma = Débit plasmatique rénal mais seul 1/5 ième c.a.d 20 % du volume filtré passe à travers le filtre glomérulaire => Chez le sujet Normal F = 625/5 Voir 650/ 5 = 125 - 130 ml/min = Débit de filtration glomérulaire (DFG) 180 L/J le volume plasmatique d’un individu est filtré 60 fois/jour 22 11 22  19/10/2024 Filtration et Réabsorption Globale 20 L d‘urine / jour à 60 L d‘urine /jour à l‘entrée tubulo- 10 L d‘urine / jour à la la sortie tubulo- distale sortie tubulo distale proximale 180 L de filtrat / jour 1,5 L d‘urine / jour à la sortie du canal collecteur production finale d‘urines : 1,5 L 1500 L de sang / jour passe par les artères rénales 23 Ex : Pour un adulte de 70 kg : 3L de plasma sont filtré 60 fois => 180 L de filtrat traversent le filtre glomérulaire  4 fois l’eau corporelle totale et 10 fois l’eau extracellulaire Le filtrat glomérulaire qui ainsi formé se retrouve dans la chambre glomérulaire = urine primitive qui va s’écouler dans le TCP. Le filtrat glomérulaire = Ultrafiltrat de plasma (sans protéines) Composition identique sauf pour les substances liées aux protéines plasmatiques : – Ca++ (lié à 40%) – Acides gras – Hormones stéroïdiennes – Certains médicaments un peu plus d’anions et un peu moins de cations que dans le plasma (Equilibre de Gibbs-Donnan) Osmolarité ~300 mosmoles par litre chez l’homme 24 12 24  19/10/2024  Pression de Filtration et déterminants du DFG Pression de Filtration Pf Capsule de Bowman Pression capsulaire 25 mmHg Sang Pression 55 - 60 mm Hg Hydrostatique Pression oncotique 25 mmHg Pf = PNF = Ps – (PO + Pc) = 60 – ( 25 + 25 ) = 10 mm Hg DFG = PNF x Kf  Kf = coefficient d’ultrafiltration= surface x perméabilité 25 3) Les forces mises en jeu dans la filtration glomérulaire Pression hydrostatique Pression oncotique glomérulaire glomérulaire La pression oncotique est la force osmotique induite par les protéines Pression osmotique Pression nette de ne passant pas la barrière capsulaire filtration = PNF de filtration, et générant de ce fait un mouvement d’eau du secteur le Pression hydrostatique moins osmotique vers le capsulaire secteur le plus osmotique. Volume filtré = 125 - 130 ml/min 13 26  19/10/2024 a) Facteurs modifiant la FG (DFG)  Les déterminants du DFG  Le coefficient d’ultrafiltration Kf Kf = Surface x perméabilité Noyau Podocyte - Certaines substances vasoactives: Pores monoxyde d’azote (NO) et prostaglandines, peuvent également Cellule modifier le Kf en agissant sur les mésangiale cellules mésangiales Fentes de filtration Cellule endothéliale - également en cas de pathologie telles que :  Néphrites, Pédicelles  diabète (glycosylation des protéines) => prolifération des cellules mésangiales voir des lésions endothéliales => La contraction des cellules mésangiales => une modification du DFG ↓ Surface totale des capillaires actifs => ↓ Kf => ↓ DFG 27 27 b) Autres Facteurs modifiant la FG (DFG)  Pression hydrostatique dans la capsule - Obstruction de l’ uretère par exemple par un calcul - Œdème du rein  [protéines plasmatiques ] => régime alimentaire riche en protéine - hypo protéinémie ou hyper protéinémie  Flux sanguin rénal => Pression hydrostatique du glomérule Pression artérielle : effet négligeable sauf si variations extrêmes Régulation du DFG à travers la résistance artériolaire - Constriction artériole efférente ou afférente  Vasoconstriction artériolaire  Vasodilatation artériolaire 28 14 28  19/10/2024 Vasoconstriction artériolaire Vasodilatation artériolaire – ↓diamètre – augmentation du diamètre – ↑pression en amont –↓pression en amont – ↓débit en aval : ↓ pression –↑ débit en aval : ↑ pression Contrôlez vos connaissances Un patient souffrant de cirrhose hépatique présente des concentrations sanguines de protéines diminuées et un DFG augmenté. Expliquez pourquoi une réduction des protéines plasmatiques entraine une ↑ du DFG. Sachant que le DFG = PNF X Kf Et que le PNF = P.hydrostatique glomérule – P.oncotique – P.capsule La pression oncotique est liée aux protéines plasmatiques, elle s’oppose à la pression hydrostatique glomérulaire qui est la force motrice de la filtration. Si la quantité de protéines plasmatiques diminue, la pression oncotique du plasma diminue. La PNF et donc le débit de filtration glomérulaire vont alors être augmentés. => 29 Augmentation du DFG 29 4- Régulation du débit sanguin DSG rénal et du DFG 2 niveaux de régulation : Régulation Extrinsèque : Intrinsèque : autorégulation rénale nerveuse et hormonale  Mécanisme vasculaire myogène au niveau des artérioles afférentes  Rétrocontrôle tubulo-glomérulaire – ↑ PA => étirement de la paroi => entrée de Ca++, qui dépend de la sensibilité de la macula densa à contraction du muscle lisse vasculaire => [Na Cl]  vasoconstriction => ↓ DSR = débit sanguin Osmo-récepteurs sensibles à l’osmolarité du filtrat rénal => ↓ DFG = débit sanguin glomérulaire dans le TCD – ↓ PA : relâchement de la paroi, relaxation du muscle lisse vasculaire => vasodilatation ↑ DSR et ↑ DFG 30 15 30  19/10/2024 Régulation Extrinsèque : nerveuse et hormonale Régulation nerveuse Régulation Hormonale Stress extrême => Activation du système nerveux sympathique et libération noradrénaline : récepteurs 1-adrénergiques =>Vasoconstriction des artérioles afférentes => ↓DFG 31 31 Régulation hormonale par le Système rénine-angiotensine Si diminution de la PA on assiste à => une diminution de la filtration: Cellules juxtaglomérulaires Libération de pro-rénine  ↓ étirement de l’artériole afférente = Dilatation des cellules musculaires lisses =>  ↓DFG : => ↓ de la [NaCl] TCD  Stimulation du SN : récepteurs  adrénergiques + des cellules juxtaglomérulaires => Libération de pro - rénine 32 dans le sang où elle subit un clivage et donnera de la rénine 16 32  19/10/2024 Le système Mécanismes de libération de la rénine par l’AJG rénine - Angiotensine Cellules juxtaglomérulaires Macula densa Artériole efférente Artériole afférente SN Sympathique : si stimulation => ↑ Pro rénine via les récepteurs Osmorécepteurs de la 1 adrénergiques macula densa ↑ NaCl dans TCD ↓ rénine Barorécepteurs de l’artériole afférente ↓ NaCl dans TCD ↑rénine ↑ Pression ↓ Pro-rénine 33 ↓ Pression ↑ Pro-rénine 33 Les cellules juxta-glomérulaires = Le système rénine - Angiotensine Cellules musculaires Rénine Pro rénine lisses dilatées de la paroi des artérioles suite à une chute de PA Angiotensinogène +++ Angiotensine 1 produite par le foie et l’enzyme de les cellules du TCP) conversion (ECA) Vasoconstriction générale Angiotensine 2 augmentation de la PA - Libération de l’aldostérone (par la corticosurrénale) => augmentation de la réabsorption du Na+ et de l’eau au niveau du tube collecteur => Augmentation de la réabsorption d’eau qui suit le Na+ par osmose => 34 Augmentation de la PA => augmentation du DFG 17 34  19/10/2024 L’angiotenine II va assurer 2 fonctions : -Vasoconstriction générale - ↑ l’aldostérone par la et notamment de l’artériole cortico surrénale => efférente => ↑ PA Artère efférente augmentation de la réabsorption du Na+ et de l’eau => ↑ de la volémie => ↑ PA Car la vasoconstriction artériole efférente va entrainer une ↑ pression hydrostatique glomérulaire, => ↑ débit de filtration glomérulaire DFG 35 35 Résumé Le système Angiotensine I La rénine transforme rénine - Angiotensine convertie en l’angiotensinogène angiotensine II par le (globuline plasmatique ECA associé à produite par le foie et les l’endothélium capillaire cellules du TCP) de divers tissus. en angiotensine 1.  Vasoconstriction de l’artère efférente Production de Pro- rénine 36 par les cellules juxtaglomérulaires (l’AJG) 18 36  19/10/2024 Résumé Le système Rénine-Angiotensine et Filtration Quand et comment ??? De la filtration Sécrétion de la Rénine par l’appareil juxtamédullaire Formation de l’angiotensine 2 Vasoconstriction de l’artère efférente De la pression sanguine glomérulaire De la filtration 37 37 Résumé Rôle de l’appareil juxta-glomérulaire et macula densa Quand et comment ??? Quand la pression sanguine diminue dans l’artériole afférente => De la filtration Ces cellules libèrent de la pro - rénine dans le sang, qui va être clivée et donnera de la rénine 38 19 38  19/10/2024 Remarque Système nerveux et hormonaux : interviennent principalement pour réguler la pression pour des valeurs de PA moyenne entre 80 et 180 mm Hg (Mécanismes d’autorégulation efficaces) Cependant, Inopérants lorsque la pression chute en dessous de 80 mm Hg : – Hémorragie ou – Déshydratation sévère 39 39 5-Mesure de la filtration glomérulaire: clairance La fonction rénale est appréciée par 2 paramètres Le débit de filtration glomérulaire En pratique, elle est appréciée par 120 à 130 ml/min , soit 180 L/jour la notion de Clairance = Coefficient d’épuration plasmatique Il est mesuré à l’aide de La clairance (C) substances uniquement filtrés (pas représente la capacité de de métabolisme, pas de l’organisme à épurer une réabsorption, pas de sécrétion) molécule ayant atteint la circulation générale La clairance rénale permet alors :  d’évaluer la fonction rénale (débit de filtration glomérulaire correct ?)  de déterminer le comportement d’une substance au niveau des 40 tubules rénaux (pharmacologie – nouveau médicament) 20 40  19/10/2024 La Cs Correspond au volume de plasma théorique ou virtuel épuré de cette substance par unité de temps; elle représente donc un débit (ml/min; ou en ml/min/kg;/rein……) En effet :Lors de l’élimination d’une substance 3 principaux comportements possibles : Soit subir une simple filtration Soit subir une simple sans être ni réabsorbée ni filtration puis une secrétée (donc aucune réabsorption partielle (par participation des tubules) : les cellules tubulaires) : C=F C < F ou Totale C =0 Soit subir une simple filtration puis une sécrétion (par les cellules tubulaires) : C>F 41 41 EX1: substances 0% Inuline / Mannitol 0% Inuline / Mannitol uniquement réabsorbée secrétée filtrées Capillaires péritubulaires 2 3 4 100%Inuline / Mannitol excrétée 1 120 à 130 ml plasma filtré Filtration Molécules (120 à130 ml/min) Inuline/Mannitol Clairance inuline/Mannitol = 120 à 130 ml/min = Filtration inuline/Mannitol = > Clairance ( mannitol / inuline) = Filtration ( mannitol/inuline) = 120 à 130 ml/min 42 21 42  19/10/2024 EX 2: Cas du glucose 100% glucose réabsorbé Capillaires péritubulaires 2 3 4 0 % de Glucose excrétée 1 Filtration Molécules de glucose Clairance du glucose (120-130 ml/min) = 0 ml/min Le rôle du tubule rénal proximal (TP) est central dans le maintien de l’homéostasie du glucose, principale source énergétique du cerveau et des muscles, en réabsorbant la totalité du glucose filtré 43 43 Filtration est Excrétion observée au delà proportionnelle à la De ce seuil Glycémie > glycémie 250mg/100mL  glycosurie (mg/min) Vitesse Transport maximal ( Tm G) Seuil rénal 350 Réabsorption est proportionnelle à la glycémie Mais jusqu’à un seuil 250-300 100 500 Glycémie (mg / 100 ml ) 44 22 44  19/10/2024 EX 3 : Cas de la pénicilline : Processus actif 0% pénicilline réabsorbée pénicilline sécrétée Capillaires péritubulaires 2 3 4 pénicilline excrétée 1 Filtration(130 ml/min) Molécules Q excrétée dans les pénicilline urines > Q filtrée Clairance pénicilline = 150 ml/min 45 45 La fonctionnalité du rein s’évalue par la clairance de la créatinine C créatinine = F créatinine La créatinine est un produit issu de la créatine- phosphate du muscle (déshydratation de la créatine) La créatine est présente dans le muscle strié où elle permet le stockage d'ATP sous forme de créatine - phosphate ou phosphagène (réaction catalysée par la créatine kinase (CK)). Créatine + ATP Créatine – P + ADP Environ 2 % de la créatine du corps sont convertis chaque jour en créatinine = déchet musculaire Créatine – P + H20 => Créatinine Le taux plasmatique en créatinine est la quantité de créatinine éliminée quotidiennement dans les urines constituent 46 des paramètres biologiques remarquablement fixes. 23 46  19/10/2024 La clairance de la créatinine = créatininémie urinaire, s’estime par un calcul et s’exprime en fonction : sexe, poids , âge La comparaison des clairances de la créatinine plasmatique /créatinine urinaire : Renseigne sur la fonctionnalité du rein en effet : L’élévation donc de la créatininémie plasmatique témoigne d’un défaut d’excrétion, mais reflète indirectement la défaillance globale des fonctions rénales. L’insuffisance rénale = défaut de fonctionnement des deux reins (à noter que si un seul rein dysfonctionne, l’autre prend le relais), que l’on peut d’ailleurs diagnostiquer biologiquement par : - une élévation de la créatinine dans le sang - une diminution de la clairance de la créatinine (+++) Les valeurs normales de la créatininémie plasmatique sont les suivantes : Homme : 80 à 110 µM/l (9 à 13 mg/l) Femme : 60 à 90 µM/l (7 à 10 mg/l) 47 47 Remarque suite Pour ces raisons, la valeur de la clairance de la créatinine revêt donc une signification séméiologique fondamentale lors de l'étude d'une insuffisance rénale. L'élimination est exclusivement urinaire, et donc toute variation de la clairance renseigne directement sur l'état fonctionnel du rein La clairance de la créatinine est indépendante de la diurèse, elle mesure directement la filtration glomérulaire. Le taux plasmatique est indépendant de l'apport protéique alimentaire; il reflète la masse musculaire du sujet et son métabolisme propre Facteurs modifiant la clairance rénale ?  Modification débit de filtration glomérulaire: - insuffisance rénale; - insuffisance cardiaque; - âge Modification sécrétion tubulaire: - insuffisance rénale; - insuffisance cardiaque; -âge; -interactions médicamenteuses 48 Modification réabsorption tubulaire: - pH; âge 24 48  19/10/2024 III- physiologie tubulaire : Le glomérule a un rôle de filtration et les tubules rénaux – rôle de réabsorption et ou de sécrétion de composés endogènes et enfin excrétion Lieu de modification du filtrat glomérulaire aboutissant à la formation de l’urine définitive. 49 49 Fonctions tubulaires : Processus mis en jeu  Réabsorption  Sécrétion Conditionner par : ► Les propriétés des cellules tubulaires ► Organisation de ces protéines membranaires Rappels Cytologiques Canaux ioniques spécifiques ► Uniport ► Symport ► Antiport Pompes ioniques (ATPases) 50 Endocytose 25 50  19/10/2024 Structure histologique d’un néphron : relation structure - fonction Structure histologique Rôle dans les processus de filtration, réabsorption et sécrétion  Réabsorption : Active ou Passive - TCP - Anse de Henle - TCD - Tube collecteur de Bellini  Sécrétion : Cellulaire ou trans cellulaire 51 51 1) Fonctions tubulaires : Processus mis en jeu Active Passive Réabsorption Na+, Ca2+, K+ , HCO3 -, H2O, Cl- glucose, acides aminés lactate, phosphate, citrate Sécrétion Acides uriques, Trans-cellulaire glucuronates, sulfates PAH, pénicilline Diurétique Sécrétion H+ NH3=> NH4+ Cellulaire Fabrication des ions HCO3- : rôle dans le pouvoir tampon 52 26 52  19/10/2024 2) Mécanismes de réabsorption tubulaire: Les différentes voies de transport au niveau du TCP Sens d’écoulement 53 53 Rôle du tube contourné proximal mécanismes de réabsorption (cas du Glucose/Na+ …) Exemples de transports au niveau de la cellule du TCP 54 27 54  19/10/2024 Cotransport : Glucose/Sodium Transport Actif secondaire (TCP) cotransporteur. Pompe à Na+/ Glucose (cellules: Intestin, Rein) sodium/glucose = SGLT2 Symport : A B Un ion (Na+ en général) diffuse en suivant son gradient de concentration. Cette diffusion permet à une substance comme le glucose de traverser en même temps CONTRE son gradient de concentration. L’énergie nécessaire à ce transport est fournie par la pompe Na/K-ATPase située à la membrane baso-latérale. 55 55 3) Secrétions tubulaire Compartiment sanguin (dédale du vaisseau sanguin) a) Sécrétion Trans-cellulaire Cellule vasculaire Cellule tubulaire b) Sécrétion cellulaire : Compartiment luminal Active Passive Sécrétion H+ NH3=> NH4+ Cellulaire Fabrication des ions HCO3- : rôle dans le pouvoir tampon Sécrétion des ions H+ et régulation du pH La cellule rénale et notamment la cellule du TCP est capable de synthétiser ou de former des ions H+ et des ions bicarbonate HCO3- à partir du dioxyde de carbone CO2 et H2O. 56 Cette synthèse dépend du besoin de l’organisme et de la Variation de [ ] 28 56  19/10/2024 4) Equilibre acido-basique Réaction mise jeu : Rôle de la cellule rénale de l’organisme Anhydrase carbonique CO2 + H2O H2CO3 H2CO3 H+ + HCO3- Ces ions de bicarbonates HCO3- ainsi formés peuvent intervenir dans le système de régulation du pH qui doit rester constant (pH = 7,4) => rôle de tampon du plasma Si les HCO3- sont utilisés par le plasma pour tamponner son pH suite à une acidification => on va assister à une chute de la réserve plasmatique en HCO3- d’où la nécessité de la renouveler et c’est la cellule rénale qui s’en charge 57 57 Mécanisme régulation du pH par la cellule tubulaire Na+ CO3H- H+ CO3H- H+ + + Na+ H2CO3 Lumière tubulaire AC H2O + CO2 NaHCO3 CO2 AC = L’ion HCO3- peut être libre Anhydrase dans le sang ou associé au Na+ carbonique donc sous forme de CO3H-Na+ 58 29 58  19/10/2024 Rôle du rein dans le maintien du pH en fonction du métabolisme cellulaire Intervention du rein dans la production d’HCO3-  Un mauvais fonctionnement du métabolisme => production d’acides => une chute d’HCO3- plasmatique => Production rénale d’HCO3- / H+ :  HCO3- passe dans le sang et le H+ sera éliminé dans les urines => Acidification des urines Une augmentation d’HCO3- dans le sang => une augmentation du pH => moins de réabsorption d’HCO3- par le rein et moins d’élimination de H+ dans les urines => alcalinisation des urines Remarque Au niveau du TCD et le T. Collecteur 3 types cellulaires : A et B + les principales ✓ Cellules intercalaires A et B jouent un rôle dans l’Equilibre acido-basique Réabsorption et sécrétion de bicarbonates et H+ : Les A acidifient l'urine en sécrétant des protons (H+) par des ATPase 59 Les B alcalinisent l'urine en sécrétant des ions bicarbonates (HCO3−) 59 Na Cl / Sécrétion du NH3  Sécrétion des ions NH3+ (produit de dégradation des protéines) Cl- Na+ CO3H- H+ CO3H- H+ + + Na+ H2CO3 AC Lumière tubulaire H2O + CO2 NaHCO3 NH4+ CO2 + Cl- NH3 + Glutamate Cl-NH4+ Glutamine 60 30 60  19/10/2024 Nutrition et équilibre acido-basique ALIMENTS ALIMENTS ACIDIFIANTS ALCALINISANTS EQUILIBRE PRODUITS ANIMAUX ACIDO- FRUITS ET LEGUMES fromages, viandes BASIQUE Produits céréaliers transformés SELS ORGANIQUES DE PROTEINES + NaCl POTASSIUM Production d ’équivalents Production d’acidité alcalinisants ELIMINATION RENALE 61 61 A noter que Maintien du pH= Equilibre acido – basique se fait par : pH = - log[H+] Système Tampon = sang Respiration Pulmonaire (Rapide) Organe excréteur = Rein (lent) 62 31 62  19/10/2024 5) Mécanisme de réabsorption des sels et de l’eau 1 : Transport actif du Na+ : gradient électrique transépithélial 2: Attraction des anions 3 : L’eau suit les solutés réabsorbés par osmose 4: Augmentation de la concentration des solutés dans le tubule: Réabsorption par simple diffusion K+, Ca2+, Urée a) Le moteur de la réabsorption = Na+  Sodium: (TCP; ANSE de HENLE; TCD 99 % du Na+ filtré sera réabsorbé à différent niveau des tubules ► 65 % au niveau du TCP ► 8 % au niveau du TCD ► 25 % au niveau de l’anse de Henlé et du Tube collecteur  Chlore : (TCP; ANSE de HENLE; TCD)  Potassium : (TCP) 63  Calcium : (TCP; ANSE de HENLE; TCD) 63 b) La réabsorption de l’eau Se fait à 3 niveaux ►Au niveau du TCP : ► Au niveau de l’anse de Hénle : ► Au niveau du tube distal et collecteur :  TCP; Anse de Henle : Réabsorption obligatoire non contrôlée : parfois appelée réabsorption tubulaire proximale  réduction à 20% le volume d’eau issu des glomérules. Sortie passive de l’eau qui suit la réabsorption du Na+ Phénomène d’osmose 7/8 d’eau réabsorbé au niveau du TCP et 1/8 au niveau du début de 64 l’anse de Henlé 32 64  19/10/2024 65 65 Selon un mécanisme à contre-courant lié ou gradient osmotique de la médulla rénale Dans la partie descendante : l’osmolalité passe de 300 à 1200 mmol/Kg Sortie passive ou Sortie active de l’eau de Na+ l’osmolarité de 300 à 1200 mosmol/L. Dans la partie ascendante : la perméabilité s’inverse 66 Mécanisme à contre-courant et gradient osmotique de la médulla rénale 33 66  19/10/2024  Réabsorption de l’eau au niveau du tube distal et collecteur Réabsorption facultative (Réabsorption contrôlée par l’ADH) : parfois appelée réabsorption tubulaire distale; Cette réabsorption s’intéresse à l’eau rendue osmotiquement libre par la réabsorption du sodium au niveau de l’anse de Henle. ► Elle se déroule exclusivement au niveau des tubes collecteurs = Réabsorption hyperosmotique Régulation définitive du volume urinaire à éliminer grâce à une hormone=ADH Si l’individu est bien hydraté la réabsorption sera moins importante que si l’individu est déshydraté au niveau des tubes collecteurs 67 67 Réabsorption de l’eau: Contrôle hormonal ACTION DE L’ADH Rôle des cellules principales : - Aquaporines : dans des vésicules cytoplasmiques Homéostasie de l’eau, du Na+/K+ - Récepteurs de l’ADH au niveau du tube collecteur - Augmentation du taux d’AMPc  Réabsorption d’eau en - Activation des protéines kinase A présence d’ADH - Phosphorylation des aquaporines - Migration des aquaporines vers la membrane apicale Réabsorption d’eau obligatoire Réabsorption d’eau et Facultative  obligatoire seulement  Réabsorption de Na+  Sécrétion de K+ 68 Hydratation Déshydratation 34 68  19/10/2024 La réabsorption de l’eau QUANT ET COMMENT ?? (action de l’ADH)  une augmentation de l’osmolarité plasmatique détectée par des H2O osmorécepteurs localisés au niveau de l’hypothalamus Osmorécepteur hypothalamique Hypophyse - Sécrétion par l’hypotalamus - Libération par l’hypophyse L’ADH Peptide de 9 acides aminés de l’ADH Reins - Formation et Migration des (tubules) aquaporines vers la membrane apicale - Augmentation de la la perméabilité Diurèse à l’eau du tubule collecteur 69 Régulation de la pression osmotique 69 SITES D’ACTION DES DIURETIQUES Inhibiteurs de l’AC = acétazolamide Thiazidiques TCP TCD Aldostérone Na+ Na+ + K+ Antagoniste de l’aldostérone Amiloride Na+ Furosémide (Lasilix) Acide étacrynique Spironolactone Les diurétiques: provoquent une augmentation de l’élimination de : K+, Na+ et H2O en inhibant leur réabsorption70 35 70  19/10/2024 6) Excrétion de substances azotées provenant du métabolisme cellulaire Les Hydrate de carbone et les graisses sont dégradés en CO2 et H2O Les Substance azotée: Protéines, aa, nucléotides sont excrétés par le rein sous forme : ► Urée formée par le foie : éliminée dans l’urine 300 mmole / jour ► Acide urique provient de l’oxydation des bases puriques : (Adénine Guanine) 4mmole / J ► Créatine formée dans le foie à partir de 3 aa : Arg, gly, Met: peu La créatine molécule de première importance pour la production d'énergie dans les muscles. Remarque [(protéines, aa, base pyrimidique (C,T)] => urée = 60 à 90 % de l’azote urinaire total. Base purique (A,G) => acide urique : soluble; à [] trop élevée => des calculs rénaux ou être à l’origine de la « goutte » 71 71 Compléments de cours 72 36 72  19/10/2024 Transport actif permet aux cellules de conserver un milieu intérieur différent du milieu extérieur: Rappels 73 73 Composition de l’urine normale Composition de l’urine anormale 95% d’eau et 5% de soluté Urée, le plus important après l’eau, origine des acides aminés Glucose, protéines sanguines, Acide urique (déchets des acides nucléiques) globules rouges ou blancs, Créatinine = métabolites des muscles hémoglobine, bilirubine Sels = Na+, K+, H3PO4--, SO4-- Variables = Ca++, Mg++, HCO3-, NH4+ Composition du Plasma / aux urines URINE URINE SUBSTANCES PLASMA PRIMITIVE DEFINITIVE CHIMIQUES (g) (g) (g) Eau 180 L 180 L 1,5 L Chlore (Cl-) 650 650 7,5 à 22,5 Sodium (Na+) 585 585 6,75 Potassium (K+) 36 36 2,25 Protéines 14400 0 0  Ces différences de Glucides 180 180 0 composition mettent Lipides 900 0 0 Urée 54 54 30 en évidence les Acide urique 5,4 5,4 0,9 fonctions du rein. Créatinine 1,8 1,8 1,8 Ammoniac 0 0 0,75 74 Acide hippurique 0 0 0,3 37 74  19/10/2024 Equilibre acido – basique pH = - log[H+] Quelques données 75 75 L’Urètre Pourquoi la femme contracte des infections urinaires ou cystites plus fréquemment que les hommes? En effet, l’urètre est plus court chez la femme que chez l’homme Pourquoi peut-on contrôler volontairement la mixtion à partir de l’âge de 2 ans? Parce que l’un des muscles des sphincters est strié et soumis à la volonté Incontinence = incapacité de maîtriser la mixtion Rétention urinaire = incapacité d’expulser l’urine Pourquoi chez l’homme la prostate peut causer une obstruction urinaire avec l’âge? (Hypertrophie Prostatique Bénigne ou HPB) : L’Urètre passe anatomiquement au cœur de la prostate et avec l’âge l’hypertrophie couramment observée étrangle l’urètre => Difficulté de mixtion au départ et goutte à goutte finale prolongée gênante 76 38 76  19/10/2024 Calculs néphrétiques Situation normale : Une combinaison - Evacuation de - Difficulté des gros - Filtration des de calcium, d’acide petits calculs calculs néphrétiques déchets par le rein. urique et d’autres néphrétiques. à se déplacer dans - Expulsion des substances l’uretère pour - Symptôme : déchets par les entraine des calculs atteindre la vessie et aucun. reins sous forme néphrétiques ou sortir du corps. d’urine qui emprunte rénaux - Symptôme : fortes des conduits reliés à (concrétions, douleurs (colique la vessie : les cristaux). néphrétique). 77 uretères. 77 Mécanisme d’action de l’aldostérone au niveau de la cellule du tube collecteur Rappels K+ Liquide tubulaire Na+ sécrété absorbé Noyau Nouveaux canaux modulation Transcription augmentation de mRNA la réabsorption du Na+ et de Protéines Traduction l’eau /synthèse protéique par osmose modulation 3Na+ Nouvelles pompes Récepteur aldostérone ATP ATP Liquide Interstitiel H2O Sang H2O 78 39 78